經濟部技術處近年持續透過科技專案等計畫，大力扶植產業技術發展，今年SEMICON Taiwan也偕同工研院等法人單位，帶來33項創新技術。其中化合物半導體相關的技術，包括工研院研發、用於充電樁與車載充電器用碳化矽(SiC)功率半導體模組，以及8吋大面積氮化鎵(GaN)射頻元件技術及平台，都是首次對外亮相。

化合物半導體現在的主要討論，就落在SiC及GaN，兩種材料又被稱為寬能隙半導體；顧名思義，其能隙、工作溫度、頻率及功率密度等特性，皆優於目前的主流半導體材料矽(Si) 。近年因電動車、射頻元件等前瞻技術的演進增速，讓業界越來越積極研發相關產品；不過，台灣擁完整半導體產業聚落，去年產值達新台幣4.1兆元，更排全球第二，但化合物半導體的發展上卻相對落後。

化合物半導體被喻為半導體重要的新賽道，邱求慧談及對半導體產業技術的重點扶植方向，也第一個就提到化合物半導體。他說，因為高頻跟高功率的應用，B5G/6G、電動車或綠能科技等前瞻技術會有新的需求跟應用情境出現，就要用新的材料科技開發下一世代需要的半導體技術，化合物半導體技術將是布局重點，其他兩個重點包括可實現AI功能的晶片，以及先進製程等。

工研院打造充電樁與車載充電器用的SiC功率膜阻。(來源：蔡銘仁攝影)

比如，本次展會工研院在技術處的支持下開發出可用於電動車的SiC功率模組，即為一大亮點技術。其模組以先進的燒結銅接合技術，取代傳統焊錫打線，提升散熱特性；同樣100安培(A)的電流，其展品比國際大廠的功率模組熱阻值改善20%，這也代表整個系統設計的散熱材可以減少，做到更小型化，連帶續航力也有機會進一步提升。

工研院表示，相較打線，用銅橋連接直接鋪一層在晶片上，傳輸路徑較短，銅的導電性也比打線的鋁線好，但面積越大震動會承受比較大的應力，可靠度會是如何符合車規的關鍵，目前是以同步做晶片貼合跟銅橋貼合，簡化流程並提升可靠度，明年會嘗試導入材化所研發的先進封裝材料取代現有日廠材料，目標讓成本再降低。

車用功率元件來看，業界人士認為，從1,200V走向1,700V將是趨勢，這次是透過模組整合提供1,700V的解決方案，目前有做模組的廠商詢問，該廠商主要替國外做SiC功率元件但不做模組的客戶做模組封裝。看到電動車未來趨勢，SiC適合高功率的應用，在馬達驅動被GaN取代的機會應較低，充電則可能兩者並存。

另，8吋大面積氮化鎵GaN射頻元件技術及平台，是工研院跟日本愛沃特(Air Water Inc.)及英國設備商牛津儀器合作的成果。工研院表示，高頻元件過去在Si上開發，只能做到小面積4吋或6吋晶圓，Air Water把SiC磊晶在Si基板上，可以兼顧Si的經濟特色，並兼顧SiC的電性特色，Air Water的3C-SiC/Si異質外延晶圓，是適合GaN生長的基板，未來就可以將8吋兼具高頻跟經濟的方案推到業界。

對於未來促進研究單位和半導體產業界的合作，邱求慧表示，過去經濟部累積投資200億元在半導體技術研發，顯見對半導體技術的重視，希望透過展會讓法人單位有機會多走出實驗室，聆聽產業的需求，也讓產業知道政府在做甚麼事，促進更多市場交流發展，創造更多產研合作機會跟科技突破。

SiC和GaN等化合物半導體　半導體未來黑馬

以功率半導體來說，SiC在車用電子發展帶動下，市場規模到2027年預計來到63億美元(約新台幣1,971億元)，2021到2027年的年複合成長率為34%。GaN以消費性電子快充等需求為主，市場規模到2027年，也預計會有20億美元(約新台幣625億元)，2021到2027年的年複合成長率更高達59%。對比相對成熟的Si應用，成長爆發力可觀。

然而，由於化合物半導體投資成本高，目前市場規模相對小，台系業者雖有投入，但動作相對保守。環球晶圓董事長暨執行長徐秀蘭指出，目前台廠在全球供應鏈來看，SiC來說台廠在全球供應鏈占比僅7.8%，其餘約九成都由美國、歐洲跟日本廠商掌握；GaN全球供應鏈占比則約6%，美國、歐洲及日本占約六成，中國大陸也在崛起中。

分析箇中原因，除了成本，徐秀蘭也點出晶體生長困難、基板製造難等問題，再來元件材料檢測分析方法，還不像Si那樣成熟；如SiC的前五大廠多為整合元件製造廠 (IDM)，他們掌握住知識、經驗跟規格，增添台廠介入的難度；整體而言，跨入門檻確實相當高。

「接下來產業要同步升級，像小朋友過馬路要手牽手，看如何攜手合作，」徐秀蘭認為，台廠在化合物半導體還有很多進步空間，最大的優勢就是群聚，每個領域都有很大的公司進入，如果能將在Si的成功複製到化合物半導體，生態系統同步進步跟升級，成為虛擬的IDM廠，台灣可以做得非常好，攜手向前打國際盃的戰爭。

以環球晶來說，目前在SiC和GaN同步發力，並已在研發氧化鎵等第四代半導體。徐秀蘭表示，第三代半導體最快今年第四季開始貢獻營收，現階段訂單大於供給，主因為設備不足，為此他們也在自行開發8吋晶圓的長晶爐，雖已經落後人家做十幾年，希望後發先至，就算沒辦法先至，至少也把落後距離往前拉。

台灣半導體產業去年在設備上投資新台幣7,000億元，其中6,000億元為採購國外設備，不少半導體關鍵設備，也確實仍掌握在國外業者手中。意識到這樣的問題，今年初總統蔡英文接見社團法人台灣電子設備協會幹部時，喊話未來要推動半導體設備國產化，目標將台灣打造成「亞洲高階製造中心」和「半導體先進製程中心」。

針對化合物半導體，除了環球晶圓，另外漢磊科技、漢民科技等廠商，據傳都有投入研發。徐秀蘭指出，如Wolfspeed是自己掌握長晶爐、內部熱場技術，大陸有些SiC長晶設備亦有自製能力，台灣半導體設備自產本就比較少，要做化合物半導體就更難，「但台灣遲早要自己開發」。

活動簡介

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